基于模糊控制的温湿度试验系统的研究

王洪航 褚建新 张江明 孙 林

(上海海事大学航运技术与控制工程交通行业重点实验室，上海 201306)

温湿度试验是将产品放置在人工设定的特定环境中对其性能进行评价的试验[1]，是新产品研制、样机试验和产品合格鉴定过程中必不可少的试验阶段。温湿度试验箱是模拟自然高低温和湿度循环变换环境的装置，在汽车制造业、电子仪表及材料等行业的温湿度测试中发挥着重要作用。

温湿度试验箱的温湿度控制是一种非线性、滞后和时变的复杂过程[2]，且存在不确定干扰、控制对象无准确数学模型及温湿度耦合等缺点。大多数温湿度试验箱使用传统PID控制[1]，但对于无法取得精确数学模型的系统，一般可采用模糊控制。文献[2]采用了模糊控制，但很难解决温湿度控制系统非线性、时变、鲁棒性不强及温湿度耦合等问题；文献[3]中温度和湿度各自独立的使用单回路模糊控制方法，没有考虑它们的耦合特性，也无法到达满意的控制效果。另外，建立温湿度试验环境需要考虑诸多因素，如湿热速率、凝露及湿热场均匀性等，因此多因素条件下的温湿度控制系统是一个多变量控制系统。笔者在传统PID控制的基础上，结合模糊自适应PID控制算法和模糊解耦算法设计了模糊温湿度控制器。

温湿度试验箱主要由箱体、加热系统、制冷系统、加湿除湿系统和检测控制系统组成(图1)。控制内容包括加热量、制冷量、风量、加湿量和除湿量；检测变量包括进风口温度t1、进风口湿度h1、出风口温度t2、出风口温度h2和工件表面温度t3。……